PENYELIDIKAN PERILAKU MEKANIK MATERIAL
CONCRETE FOAM DIPERKUAT SERAT TKKS TERHADAP
KUAT STATIK TEKAN DAN TARIK DENGAN VARIASI
UKURAN BUTIR PASIR
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
FAKHRUR ROZY
NIM.100401042
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
i Perkembangan industri kelapa sawit dewasa ini semakin pesat. Salah satu hasil indstri kelapa sawit yang kerap menjadi limbah adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS). TKKS ini dapat diolah menjadi serat yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai material engeneering. Concrete foam adalah salah satu jenis beton ringan yang menggunakan foam dan serat TKKS sebagai agregat ringannya.
Concrete foam dibuat dengan cara pengadukan campuran semen, pasir, air, serat
TKKS dan foam ke dalam mixer kemudian dituangkan ke dalam cetakan. Tujuan dari penelitian ini adalah pengembangan material concrete foam dan mengetahui karekteristik mekaniknya melalui pengujian tekan statik dan tarik tak langsung berdasarkan variasi besar butir pasir pada mesh 10, 20, 30, dan 40. Adapun variasi besar butir pasir adalah untuk mengetehaui perbedaan kekuatan respon mekanik pada kuat tekan statik dan tarik statik. Spesimen uji tekan statik berbentuk kubus dengan ukuran 150×150×150 (mm) untuk mengetahui kuat tekan statik dan spesimen uji tarik tak langsung (Brazillian test) berukuran ∅50×75 (mm) untuk mengetahui kuat tarik statik dan modulus elastisitas statik. Hasil pengujian tekan statik dan tarik statik memperoleh nilai kuat tekan yang paling tinggi pada spesimen dengan ukuran butir pasir mesh 40 dengan nilai kuat tekan rata-rata sebesar 1,72 MPa dan memperoleh nilai kuat tarik maksimum rata-rata sebesar 0,507 MPa dan memiliki nilai modulus elastisitas tarik sebesar 21,606 MPa. Dapat disimpulkan bahwa nilai kuat tekan statik dan tarik statik dipengaruhi pada variasi butir ukuran pasir. Semakin halus butir pasir maka semakin tinggi nilai kuat tekan statik dan tarik statik.
ii
ABSTRACT
Nowadays, the development of oil palm industry is increasing rapidly. One of the effects of oil palm industry on waste is FEB (Fiber Empty Bunch). Actually, this FEB can be processed to become fiber which eventually can be used as engineering materials. Concrete foam is one of the types of light concrete which uses concrete foam and FEB as its light aggregate. Concrete foam is made by mixing cement, sand,water, FEB, and foam into a mold. The objective of the research was to develop foam concrete material and to find out the characteristics of its mechanism through the examination of compressive test and Brazillian test based on a large variety of grains of sand on the mesh 10, 20, 30, and 40. The sand grains are large variations to differences in the strength of the mechanical response mengetehaui on static compressive strength and tensile static. Test specimens static press cuboid with a size of 150 × 150 × 150 (mm) to determine the compressive strength of static and indirect tensile test specimens (Brazillian
test) measuring ∅50 × 75 (mm) to determine the tensile strength and modulus of
elasticity static static. The test results press static and static tensile compressive strength scored highest on the specimen with the size of grains of sand mesh 40 with the value of the average compressive strength of 1.72 MPa and a tensile strength gain maximum value by an average of 0.507 MPa and has a modulus value tensile elasticity of 21.606 MPa. It can be concluded that the compressive strength and tensile static static influenced the variation of grain size of the sand. The finer the grain of sand, the higher the compressive strength and tensile static.
iii Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME yang memberikan limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan sebaik mungkin.
Skripsi ini berjudul “PENYELIDIKAN PERILAKU MEKANIK MATERIAL CONCRETE FOAM DIPERKUAT SERAT TKKS TERHADAP KUAT STATIK TEKAN DAN TARIK DENGAN VARIASI UKURAN BUTIR PASIR”. Skripsi ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan
Strata-1(S1) pada Departemen Teknik Mesin, FakultasTeknik, Universitas Sumatera Utara.
Proses penyusunan skripsi dari awal hingga selesai yang penulis lakukan dapat terlaksana berkat bantuan dan dukungan dari semua pihak. Untuk itulah, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam dan setulusnya kepada:
1. Kedua orangtua penulis yang telah memberikan rasa cinta dan kasih sayangnya yang sangat besar kepada penulis sehingga pengerjaan skripsi dapat berjalan dengan baik.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME. selaku dosen pembimbing penulis yang telah meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan bimbingan ilmu kepada penulis.
3. Bapak Dr -Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang telah membimbing, membantu, dan mengajari penulis selama kuliah di Departemen Teknik Mesin.
iv 7. Seluruh pihak yang banyak membantu penulis dalam pengerjaan skripsi
ini.
Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat dan ilmu bagi penulis dan bagi masyarakat pada umumnya. Penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran yang mambangun dari pembaca.
Medan, Agustus 2015
v
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.3.1 Tujuan Umum ... 2
1.3.2 Tujuan Khusus ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Pengertian Bahan Komposit... 5
2.1.1 Klasifikasi Material Komposit ... 6
2.1.2 Teknik Pembuatan Material Komposit ... 7
2.2 Beton ... 8
2.2.1. Adukan Beton ... 10
2.3 Beton Ringan ... 10
2.4 Semen ... 13
2.5 Pasir ... 14
2.5.1 Ukuran Pengayakan Pasir ... 14
2.5.2 Pengaruh Ukuran Butir Pasir ... 16
2.6 Foaming Agent ... 17
2.7 Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) ... 17
2.8 Perilaku Mekanik Akibat Beban Tekan Statik ... 18
2.9 Uji Kuat Tarik Tak Langsung (Brazillian Test) ... 21
2.10 Tegangan ... 22
2.11 Regangan ... 22
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 23
3.1 Tempat dan Waktu ... 23
3.2 Alat dan Bahan ... 23
3.2.1 Alat ... 23
3.2.2 Bahan ... 24
3.3 Geometri Spesimen ... 25
3.1.1 Spesimen Uji Tekan Statik ... 25
3.1.2 Spesimen Uji Tarik Tak Langsung (Brazilian Test) ... 25
vi
3.5 Proses Pembuatan Concrete Foam ... 26
3.5.1 Tahap Pembuatan Concrete Foam ... 26
3.5.2 Alat Cetak Concrete Foam ... 28
3.6 Pengujian Tekan Statik ... 29
3.6.1 Alat Uji ... 29
3.6.2 Setup Alat Uji ... 30
3.6.3 Metode Pengukuran ... 30
3.7 Pengujian Tarik Brazillian ... 30
3.6.1 Alat Uji ... 31
3.6.2 Setup Alat Uji ... 31
3.6.3 Metode Pengukuran ... 32
3.8 Diagram Alir Penelitian ... 33
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 34
4.1 Pendahuluan ... 34
4.2 Proses Pembuatan Concrete Foam ... 34
4.3 Hasil Uji Tekan Statik ... 36
4.4 Hasil Uji Tarik Statik ... 40
4.4.1 Hasil Pengujian Brazillian pada Ukuran Butir Mesh 10 ... 41
4.4.2 Hasil Pengujian Brazillian pada Ukuran Butir Mesh 20 ... 42
4.4.3 Hasil Pengujian Brazillian pada Ukuran Butir Mesh 30 ... 42
4.4.4 Hasil Pengujian Brazillian pada Ukuran Butir Mesh 40 ... 43
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 45
5.1 Kesimpulan ... 45
5.2 Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 47
LAMPIRAN 1 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tak Langsung Mesh 10 ... 49
LAMPIRAN 2 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tak Langsung Mesh 20 ... 52
LAMPIRAN 3 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tak Langsung Mesh 30 ... 55
vii Halaman
Gambar 2.1 Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit ... 5
Gambar 2.2 Saringan yang memiliki ukuran pori tertentu... 15
Gambar 2.3 Vibrating Screener ... 15
Gambar 2.4 Pasir yang telah diayak ... 16
Gambar 2.5 Serat TKKS yang telah dihaluskan ... 18
Gambar 2.6 Tipikal kurva tegangan-regangan akibat tekan statik aksial ... 19
Gambar 2.7 Diagram Uji Tekan Statik ... 20
Gambar 3.6 Mesin uji tekan statik Compression Testing Machine ... 27
Gambar 3.7 Mein uji tekan/tarik statik Tokyo Universal Testing Machine ... 29
Gambar 3.8 Diagram alir penelitian ... 31
Gambar 4.1 Spesimen uji Brazillian dan tekan statik ... 33
Gambar 4.2 Set up pengujian tekan statik ... 34
Gambar 4.3 Grafik kuat tekan untuk variasi ukuran butir pasir mesh 10 ... 35
Gambar 4.4 Grafik kuat tekan untuk variasi ukuran butir pasir mesh 20 ... 35
Gambar 4.5 Grafik kuat tekan untuk variasi ukuran butir pasir mesh 30 ... 36
Gambar 4.6 Grafik kuat tekan untuk variasi ukuran butir pasir mesh 40 ... 36
Gambar 4.7 Grafik kuat tekan concrete foam ... 37
Gambar 4.8 Daerah retak pada pengujian tekan statik... 38
Gambar 4.9 Set up pengujian Brazillian dan hasil uji ... 38
Gambar 4.3 Grafik hasil uji Brazillian dengan ukuran butir pasir mesh 10 .... 39
Gambar 4.4 Grafik hasil uji Brazillian dengan ukuran butir pasir mesh 20 .... 40
Gambar 4.5 Grafik hasil uji Brazillian dengan ukuran butir pasir mesh 30 .... 41
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit ... 14
Tabel 3.1 Lokasi dan aktivitas penelitian ... 21
Tabel 3.2 Alat-alat penelitian ... 22
Tabel 3.3 Bahan-bahan penelitian ... 22
Tabel 3.4 Komposisi baha dalam satuan gram ... 25
Tabel 4.1 Berat jenis concrete foam berdasarkan variasi butir pasir ... 33
Tabel 4.2 Hasil pehitungan kekuatan tekan statik ... 37
Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik tak langsung pada mesh 10 ... 39
Tabel 4.4 Hasil pengujian tarik tak langsung pada mesh 20 ... 40
Tabel 4.5 Hasil pengujian tarik tak langsung pada mesh 30 ... 41
ix Simbol Keterangan Satuan
σ Tegangan Mpa
A Luas penampang m2
F Gaya Newton
ε Regangan mm/mm
D Diameter M
Berat Jenis kg/m3
L Panjang mm
